1、电化学加工方法内容第一节 电化学加工原理及分类第二节 电解加工第三节 电解磨削第四节 电铸、涂镀及复合镀加工第一节第一节 电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆、电铸加工两大类1. 1. 原理原理利用金属在电解液中产生阳利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法；行成形加工的一种方法；2、电解质溶液 电解质：溶于水能导电的介质 电解液：电解质溶于水形成的溶液3、电极电位 金属和盐溶液之间的电位差 外加电源作用后： 电子向阳极移动并被抽走，加速阳极金属正离子溶入电解液而腐蚀 电解液中正离子向阴极移动，外电源供给
2、电子加速阴极反应4、电极极化 极化： 有电流通过时，电极电位平衡状态被破坏，阳极的电极电位向正移、阴极的电极电位向负移 极化后产生超电位5、金属钝化和活化 钝化： 金属阳极溶解过程超电位升高，电解速度减慢，直至形成稳定状态不溶解 钝化形成钝化膜 活化： 破坏金属钝化膜 方法： 加入还原性气体或活性离子 机械方法破坏钝化膜6.电化学分类第二节电解加工第二节电解加工 1、过程 电解加工（电解加工（electrochemical machiningelectrochemical machining，ECMECM）是利用金）是利用金属在电解液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料、属在电解液中发生阳
3、极溶解反应而去除工件上多余的材料、将零件加工成形的一种方法。将零件加工成形的一种方法。 一、电解加工的过程及其特点一、电解加工的过程及其特点1-1-直流电源直流电源 2-2-工具阴极工具阴极 3-3-工件阳极工件阳极4-4-电解液泵电解液泵 5-5-电解液电解液加工时，工件接电源正极（阳极），按一定形状要加工时，工件接电源正极（阳极），按一定形状要求制成的工具接负极（阴极），工具电极向工件求制成的工具接负极（阴极），工具电极向工件缓慢进给，并使两极之间保持较小的间隙（通常缓慢进给，并使两极之间保持较小的间隙（通常为为0.020.020.7mm0.7mm），利用电解液泵在间隙中间通以），利用电解
4、液泵在间隙中间通以高速（高速（5 550m/s50m/s）流动的电解液。）流动的电解液。在工件与工具之间施加一定电压，阳极工件的金属在工件与工具之间施加一定电压，阳极工件的金属被逐渐电解蚀除，电解产物被电解液带走，直至被逐渐电解蚀除，电解产物被电解液带走，直至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。 图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具）间的电图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具）间的电流。竖线的疏密程度表示电流密度的大小流。竖线的疏密程度表示电流密度的大小 加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同，工件表面上加工开始时，工件阳极与工
5、具阴极的形状不同，工件表面上的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不等。的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不等。 阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的流速也较高，阳极溶解的速度也就较快，而距离较远的地方，流速也较高，阳极溶解的速度也就较快，而距离较远的地方，电流密度就小，阳极溶解就慢。由于工具相对工件不断进给，电流密度就小，阳极溶解就慢。由于工具相对工件不断进给，工件表面上各点就以不同的溶解速度进行溶解，电解产物不工件表面上各点就以不同的溶解速度进行溶解，电解产物不断被电解液冲走，直至工件表面形成与工具表面
6、基本相似的断被电解液冲走，直至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。形状为止。（）（） 加工范围广加工范围广 不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、不属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、不锈钢、耐热合金，锈钢、耐热合金， 可加工叶片、花键孔、炮管膛线、锻模等各可加工叶片、花键孔、炮管膛线、锻模等各种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等2 2、电解加工的特点、电解加工的特点 （）能以简单的进给运动一次加工出
7、形状复杂的型（）能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面和型腔，进给速度可快达面和型腔，进给速度可快达0.30.315mm/min15mm/min。 （）表面质量好（）表面质量好 加工中无切削力和切削热的作用，所以不产生由加工中无切削力和切削热的作用，所以不产生由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、飞此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、飞边、刀痕等，可以达到较低的表面粗糙度边、刀痕等，可以达到较低的表面粗糙度（Ra1.25Ra1.250.2m0.2m）和）和0.1mm0.1mm左右的平均加工精左右的平均加工精度。电解微细加工钢材的精度可达度。电解微细加工钢材的精度可达101070m7
8、0m。 适合于加工易变形或薄壁零件。适合于加工易变形或薄壁零件。 （）加工过程中工具电极理论上无损耗，可（）加工过程中工具电极理论上无损耗，可长期使用。长期使用。 因为工具阴极材料本身不参与电极反应，其表面仅因为工具阴极材料本身不参与电极反应，其表面仅产生析氢反应，同时工具材料又是抗腐蚀性良好的产生析氢反应，同时工具材料又是抗腐蚀性良好的不锈钢或黄铜等，所以除产生火花短路等特殊情况不锈钢或黄铜等，所以除产生火花短路等特殊情况外，工具阴极基本上没有损耗。外，工具阴极基本上没有损耗。 （）加工生产率高（）加工生产率高 约为电火花加工的约为电火花加工的5 51010倍以上，在某些情况下比切倍以上，在
9、某些情况下比切削加工的生产率还高。削加工的生产率还高。 且加工生产率不直接受加工质量的限制，故一般适且加工生产率不直接受加工质量的限制，故一般适宜于大批量零件的加工。宜于大批量零件的加工。电解加工缺点： 电解加工影响因素多，技术难度高，不电解加工影响因素多，技术难度高，不易实现稳定加工和保证较高的加工精度。易实现稳定加工和保证较高的加工精度。 工具电极的设计、制造和修正较麻烦，工具电极的设计、制造和修正较麻烦，因而很难适用于单件生产。因而很难适用于单件生产。 电解加工设备投资较高，占地面积较大。电解加工设备投资较高，占地面积较大。 电解液对设备、工装有腐蚀作用，电解电解液对设备、工装有腐蚀作用
10、，电解产物的处理和回收困难。产物的处理和回收困难。二、电解加工时的电极反应（一）钢在（一）钢在NaClNaCl水溶液中电解加水溶液中电解加工的电极反应工的电极反应 阳极反应阳极反应 FeFe2e Fe2e Fe+2+2 FeFe3e Fe3e Fe+3+3 4OH4OH- -4e O4e O2 2+2H+2H2 2O O 2CL2CL- -2e CL2e CL2 2 Fe Fe+2+2+2OH+2OH- - Fe Fe（OHOH）2 2 （墨绿色的絮状物（墨绿色的絮状物 ） 4Fe4Fe（OHOH）2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2 4Fe 4Fe（OHOH）3 3（黄褐色沉淀）（黄褐
11、色沉淀） 阴极反应阴极反应 按可能性为按可能性为 2H2H+ +2e H+2e H2 2 NaNa+ +e Na +e Na 按照电极反应的基本原理，电极电位最正的粒子将首按照电极反应的基本原理，电极电位最正的粒子将首先在阴极反应。因此，在阴极上只会析出氢气，而不先在阴极反应。因此，在阴极上只会析出氢气，而不可能沉淀出钠。可能沉淀出钠。 电解加工过程中，由于水的分解消耗，电解液的浓度电解加工过程中，由于水的分解消耗，电解液的浓度逐渐变大，而电解液中的逐渐变大，而电解液中的ClCl- -和和NaNa+ +仅起导电作用，本身仅起导电作用，本身并不消耗，因此对于并不消耗，因此对于NaClNaCl电解
12、液，只要过滤干净，适电解液，只要过滤干净，适当添加水分，就可长期使用。当添加水分，就可长期使用。 工具也可长期使用。工具也可长期使用。 三、电解液 作用： 导电介质 在电场作用下发生电化学反应 冲走电解产物、带走热量 （一）对电解液要求 1、足够的蚀除速度 2、较高的加工精度和表面质量 3、阳极反应最终产物为不溶性化合物 4、绿色环保（二）常用电解液 电解液可分：电解液可分： 中性盐溶液中性盐溶液 腐蚀性小，使用时较安全，应用最普遍腐蚀性小，使用时较安全，应用最普遍 最常用的有最常用的有 NaClNaCl：使用广泛、加工便宜、货源充足、复制精度差：使用广泛、加工便宜、货源充足、复制精度差 Na
13、NONaNO3 3：钝化型电解液，成形精度高、腐蚀性小、安全、价格便宜、：钝化型电解液，成形精度高、腐蚀性小、安全、价格便宜、电流效率低、生产效率低，有消耗电流效率低、生产效率低，有消耗 NaClONaClO3 3：加工精度高、生产效率高、价格昂贵、强氧化剂：加工精度高、生产效率高、价格昂贵、强氧化剂 酸性溶液酸性溶液 碱性溶液碱性溶液 电解液添加剂： 络和物、光亮剂：改善表面质量 NaF：改善表面粗糙度 缓蚀添加剂：降低腐蚀性（三）电解液参数对加工过程影响（四）电解液的流速及流向 流速、流向（五）电解液出水口布局四、电解加工的基本工艺规律四、电解加工的基本工艺规律( (一一) )生产率及其影
14、响因素生产率及其影响因素 （）电化学当量对生产率的影响（）电化学当量对生产率的影响 电化学当量愈大，生产率愈高。电化学当量愈大，生产率愈高。 实际电蚀量为实际电蚀量为KItmItV （）电流密度对生产率的影响（）电流密度对生产率的影响 电流密度越高，生产率越高，但在增加电流密度的电流密度越高，生产率越高，但在增加电流密度的同时，电压也随着增高，因此应以不击穿加工间隙、同时，电压也随着增高，因此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、造成局部短路为度。引起火花放电、造成局部短路为度。 （）加工间隙对生产率的影响（）加工间隙对生产率的影响 加工间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度越大，加工间隙越小，电解
15、液的电阻越小，电流密度越大，蚀除速度也就越高。蚀除速度也就越高。 但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流动受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短路，反动受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短路，反而使生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的而使生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的流速和压力。流速和压力。(二)、精度成型规律 此外电源电压、电解液种类、工件材料的化学成分此外电源电压、电解液种类、工件材料的化学成分和组织结构都对生产率有影响。和组织结构都对生产率有影响。 不仅与加工间隙有关，还与机床、工艺装备、工具不仅与加工间隙有关，还与机床、工艺
16、装备、工具阴极、工件、工艺参数等诸多因素有关。阴极、工件、工艺参数等诸多因素有关。 (二)、精度成型规律1.端面平衡间隙/22RRUU(二)、精度成型规律2.法向平衡间隙工具端面与进给方向不一定垂直cos/cos./cos.bcRncnvUvv(二)、精度成型规律3.侧面间隙阴极侧面不绝缘时工件侧壁处于被加工状态，形成喇叭口阴极侧壁可绝缘(二)、精度成型规律4.平衡间隙理论应用1）计算电极间隙，根据电极推算加工后工件形状2）设计电极时计算阴极尺寸3）选择加工参数（电极间隙、电源电压、进给速度等）三表面质量及其影响因素三表面质量及其影响因素 （）工件材料的合金成分、金相组织和热处理状（）工件材料
17、的合金成分、金相组织和热处理状态态 （）工艺参数（）工艺参数 ：电流密度、电解液的流速大小：电流密度、电解液的流速大小和温度高低和温度高低 （）工具阴极的表面质量（）工具阴极的表面质量 （4 4）工件表面必须除油去锈）工件表面必须除油去锈 （5 5）电解液必须经过滤沉淀，不含固体颗粒杂质。）电解液必须经过滤沉淀，不含固体颗粒杂质。（三）、表面质量Ra1.250.16表面不存在塑性变形、残余应力、冷作硬化、烧伤退火层可能出现晶间腐蚀、流纹、麻点、工件表面黑膜，直至烧伤五、提高加工精度的主要措施五、提高加工精度的主要措施 （）脉冲电流电解加工（）脉冲电流电解加工 （）小间隙电解加工（）小间隙电解加
18、工 （）改进电解液（）改进电解液 （）混气电解加工（）混气电解加工（）脉冲电流电解加工（）脉冲电流电解加工 （）小间隙电解加工（）小间隙电解加工 （）改进电解液（）改进电解液 （）混气电（）混气电解加工解加工六、电解加工设备三大部分:直流电源机床工具工件及电解液（一）直流电源硅整流、晶闸管无级调压：扼流式饱和电控器调压自饱和电控器调压晶闸管（二）机床与一般金属切削机床区别：刚性进给速度稳定性安全与防腐（三）电解液循环系统4.电解液作用：1）.导电介质 2）.发生电化学反应 3）.带走热量及电化学产物要求：1）溶解度、离解度、导电率高 2）金属阳离子不在阴极上产生放电反应沉积到阴极上3）阳极反应
19、产物是不溶性化合物，便于清理（小孔时要求为可溶性化合物）4）低粘度、高比热容、化学稳定性好、无腐蚀和毒性 近年来电解加工工艺的应用研究有很大发展，除了在加工各种近年来电解加工工艺的应用研究有很大发展，除了在加工各种炮膛膛线外，在花键孔、深孔、内齿轮、链轮、叶片、异形零炮膛膛线外，在花键孔、深孔、内齿轮、链轮、叶片、异形零件及模具等方面获得广泛的应用。由于机床费用较高，一般在件及模具等方面获得广泛的应用。由于机床费用较高，一般在加工难加工材料、型面复杂、批量大的零件时选用，而单件小加工难加工材料、型面复杂、批量大的零件时选用，而单件小批生产多采用电火花加工批生产多采用电火花加工四、电解加工的应用
20、四、电解加工的应用 电火花加工的生产率较低，因此对精度要求不太高的矿山机械、农机、拖拉机零件用锻模，正逐渐采用电解加工。 叶身形面形状复杂，精度要求高，加工量大，用电解加工，比机械加工工期短、效率高，质量好。 代替传统的钳工操作，提高工效，节约费用。 1 1. . 深孔扩孔加工深孔扩孔加工 深径比大于深径比大于5 5的深孔，用传统切削加工方法加工，刀具的深孔，用传统切削加工方法加工，刀具磨损严重，表面质量差，加工效率低。目前采用电解磨损严重，表面质量差，加工效率低。目前采用电解加工方法加工加工方法加工4 42000mm2000mm、1001008000mm8000mm的深孔，的深孔，加工精度高
21、，表面粗糙度低，生产率高。加工精度高，表面粗糙度低，生产率高。 电解加工深孔，按工具阴极的运动方式可分为固定式电解加工深孔，按工具阴极的运动方式可分为固定式和移动式两种。和移动式两种。 1 1. .深小孔加工深小孔加工 加工深小孔有两种方法，即普通电解加工和电子束加工深小孔有两种方法，即普通电解加工和电子束加工。加工。2 2. . 型孔加工型孔加工 对一些形状复杂、尺寸较小对一些形状复杂、尺寸较小的四方、六方、椭圆、半圆的四方、六方、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔，机等形状的通孔和不通孔，机械加工很困难，可采用电解械加工很困难，可采用电解加工。加工。 3型腔加工型腔加工 对模具消耗较大、精对模
22、具消耗较大、精度要求不太高的矿山度要求不太高的矿山机械、农机、拖拉机机械、农机、拖拉机等所需的锻模已逐渐等所需的锻模已逐渐采用电解加工。采用电解加工。 比电火花加工效率高比电火花加工效率高4 4. .套料加工套料加工 用套料加工方法可以加工等截面的大面积异形孔或用用套料加工方法可以加工等截面的大面积异形孔或用于等截面薄形零件的下料于等截面薄形零件的下料 套料阴极工具套料阴极工具 1阴极片；阴极片； 2阴极体阴极体异形零件异形零件 5、叶片加工 涡轮发动机、增压器、汽轮涡轮发动机、增压器、汽轮机等的叶片，叶身型面形状机等的叶片，叶身型面形状比较复杂、要求精度高，加比较复杂、要求精度高，加工批量大
23、，采用机械加工难工批量大，采用机械加工难度大，生产率低，加工周期度大，生产率低，加工周期长长 采用电解加工则不受叶片材采用电解加工则不受叶片材料硬度和韧性的限制，在一料硬度和韧性的限制，在一次行程中就可加工出复杂的次行程中就可加工出复杂的叶身型面，生产率高，表面叶身型面，生产率高，表面粗糙度小，电解加工整体叶粗糙度小，电解加工整体叶轮在我国已得到普遍应用。轮在我国已得到普遍应用。6 6电解倒棱去毛刺电解倒棱去毛刺 机械加工中去毛刺的工作量机械加工中去毛刺的工作量很大，尤其是去除硬而韧的很大，尤其是去除硬而韧的金属毛刺，需要很多的人力，金属毛刺，需要很多的人力，电解倒棱去毛刺可以大大提电解倒棱去
24、毛刺可以大大提高工效。高工效。7.电解刻字 在多种金属上打好打印标识，如不锈钢，碳钢，各种合金钢，工具钢，硬质合金，铝合金，各种镀铬，镀镍，镀锌材料，各种磨削，抛光金属表面等。 适用于打印商标，产品名称，技术指标，厂商名称，其优点是正规，清晰，耐久，不变色，不脱落，耐高温，不怕在机溶剂洗。不论产品大小，平面，弧面，薄片都能打印。打印精细，深度在5100UM，操作简便，只需几秒就可完成，无需烘干固化8.电解抛光利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下首先发生阳极溶解的原理进行拋光的一种电解加工又称电拋光英文简称ECP 9.数控展成电解加工 复合电解磨削是利用电解作用与机械磨削作用相结合
25、复合电解磨削是利用电解作用与机械磨削作用相结合而进行加工的复合加工。而进行加工的复合加工。 第三节第三节 电解磨削电解磨削1.1.复合电解磨削的基本原理复合电解磨削的基本原理 复合电解磨削所用的阴极工具是含有磨粒的导电砂复合电解磨削所用的阴极工具是含有磨粒的导电砂轮。轮。 电解磨削过程中，金属主要是靠电化学作用腐蚀下电解磨削过程中，金属主要是靠电化学作用腐蚀下来，导电砂轮起磨去电解产物阳极钝化膜和整平工来，导电砂轮起磨去电解产物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。件表面的作用。 导电砂轮导电砂轮1 1与直流电源与直流电源的阴极相联，被加工的阴极相联，被加工工件工件2 2（硬质合金车刀）（硬质合金车
26、刀）接阳极，它在一定的接阳极，它在一定的压力下与导电砂轮相压力下与导电砂轮相接触，加工区域中送接触，加工区域中送入电解液入电解液3 3，在电解和，在电解和机械磨削的双重作用机械磨削的双重作用下，车刀的后刀面很下，车刀的后刀面很快被磨光。快被磨光。 电解磨削原理图电解磨削原理图 电流从工件电流从工件3 3通过电解液通过电解液5 5而流向而流向磨轮，形成通路，于是工件（阳磨轮，形成通路，于是工件（阳极）表面的金属在电流和电解液极）表面的金属在电流和电解液的作用下发生电解作用（电化学的作用下发生电解作用（电化学腐蚀），被氧化成为一层极薄的腐蚀），被氧化成为一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜氧化物或氢氧化
27、物薄膜4 4（阳极（阳极薄膜）。但阳极薄膜迅速被导电薄膜）。但阳极薄膜迅速被导电砂轮中磨粒刮除，在阳极工件上砂轮中磨粒刮除，在阳极工件上又露出新的金属表面并被继续电又露出新的金属表面并被继续电解。这样电解作用和刮除薄膜的解。这样电解作用和刮除薄膜的磨削作用交替运行，工件被连续磨削作用交替运行，工件被连续加工，直至达到一定的尺寸精度加工，直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度。和表面粗糙度。1磨料砂轮，2导电砂轮结合剂铜或石墨，3工件，4电解产物（阳极钝化薄膜），5电解液 2.2.复合电解磨削的特点复合电解磨削的特点 a a加工范围广、加工效率高加工范围广、加工效率高 由于电解作用和工程材料的机械性
28、能关系不大，因由于电解作用和工程材料的机械性能关系不大，因此，只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高此，只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高硬度、高韧性的金属材料。硬度、高韧性的金属材料。 加工硬质合金时，与普通的金刚石砂轮磨削相比，加工硬质合金时，与普通的金刚石砂轮磨削相比，电解磨削的加工效率要高电解磨削的加工效率要高3 35 5倍。倍。 b b提高工件的加工精度和表面质量高提高工件的加工精度和表面质量高 由于砂轮只起刮除阳极薄膜的作用，磨削力和磨削由于砂轮只起刮除阳极薄膜的作用，磨削力和磨削热都很小，不会产生磨削裂纹和烧伤现象，因而能热都很小，不会产生磨削裂纹和烧伤现象，因而能提高加
29、工表面质量和加工精度，一般表面粗糙度可提高加工表面质量和加工精度，一般表面粗糙度可优于优于Ra0.16mRa0.16m。 c c砂轮的磨损量小砂轮的磨损量小 普通刃磨时，碳化硅砂轮磨削硬质合金其磨普通刃磨时，碳化硅砂轮磨削硬质合金其磨损量为硬质合金质量的损量为硬质合金质量的4 46 6倍，电解磨削时倍，电解磨削时仅为硬质合金切除量的仅为硬质合金切除量的50%50%100%100%；与普通；与普通金刚石砂轮磨削相比，电解磨削砂轮的损耗金刚石砂轮磨削相比，电解磨削砂轮的损耗速度仅为它们的速度仅为它们的1/51/51/101/10，可显著降低成，可显著降低成本。本。 采用电解磨削加工不仅比单纯用金刚
30、石砂轮采用电解磨削加工不仅比单纯用金刚石砂轮磨削时效率提高磨削时效率提高2 23 3倍，而且大大节省金刚倍，而且大大节省金刚石砂轮，一个金刚石导电砂轮可用石砂轮，一个金刚石导电砂轮可用5 56 6年。年。 d d对机床、工具腐蚀相对较小对机床、工具腐蚀相对较小 由于电解磨削是靠砂轮磨粒来刮除具有一定硬度和由于电解磨削是靠砂轮磨粒来刮除具有一定硬度和粘度的阳极钝化膜，由此电解液中不能含有活化能粘度的阳极钝化膜，由此电解液中不能含有活化能力很强的活性离子（如力很强的活性离子（如Cl-Cl-离子），一般使用腐蚀能离子），一般使用腐蚀能力较弱的力较弱的NaNO3NaNO3、NaNO2NaNO2等为主的
31、电解液，以提高电等为主的电解液，以提高电解成形精度和有利于机床、工具的防锈、防蚀。解成形精度和有利于机床、工具的防锈、防蚀。3. 3. 复合电解磨削的应用复合电解磨削的应用 电解磨削由于集中了电解加工和机械磨削的优点，电解磨削由于集中了电解加工和机械磨削的优点，生产中经常用来磨削一些高硬度材料的零件。如：生产中经常用来磨削一些高硬度材料的零件。如：各种硬质合金刀具、量具，挤压拉丝模，轧辊等，各种硬质合金刀具、量具，挤压拉丝模，轧辊等，普通磨削难以加工的小孔、深孔、薄壁筒、细长杆普通磨削难以加工的小孔、深孔、薄壁筒、细长杆件等。件等。电化学磨削应用1、硬质合金刀具磨削2、硬质合金轧辊磨削3、电解
32、珩磨4、电解研磨第四节 电铸、涂镀、复合镀一、电铸加工原理二、电铸特点及应用1、尺寸精度高，电铸件与原模的尺寸误差仅几微米。 2、精确复制微细复杂和某些难于用其它方法加工的特殊形状工件例如制作纸币和邮票的印刷版唱片压模铅字字模金属艺术品复制件反射镜表面粗糙度样块微孔滤网表盘电火花成型加工用电极高精度金刚石磨轮基体等3、原模材料有石膏蜡塑料低熔点合金不锈钢和铝等。二、电铸特点4、原模一般采用浇注切削或雕刻等方法制作对于精密细小的网孔或复杂图案可采用照相制版技术。5、非金属材料的原模须经导电化处理方法有涂敷导电粉化学镀膜和真空镀膜等。 6、对于金属材料的原模先在表面上形成氧化膜或涂以石墨粉以便于剥
33、离电铸层。7、主要缺点是效率低一般每小时电铸金属层的厚度为0.020.05毫米。电铸制品1、制造复制品：包括原版录音片及其压模、印模、粗糙度标准片、美术工艺品、建筑五金、佛具等金属五金类。2、制造模具：包括塑料成形模具、冲压模具、镍-钴-钨硬质合金电铸模具、印刷用字母等。3、金属箔与金属网的制造：印刷线路板用铜箔，各种金属网、平板或旋转过滤网（印染、电器及电子零件用）、特殊刀片等。4、其它：用于制造电火花加工电极、防涂装遮蔽板、金刚石锉刀、钻头、波导管，贮藏液态氢的球型真空容器，熔融盐电解制造钨等耐热金属的透平叶片，从非水溶液制造铝太阳能集热板等。三、电铸设备电铸槽直流电源(一般是12伏几百至
34、几千安) 电铸溶液的恒温搅拌循环和过滤等装置电铸溶液采用含有电铸金属离子的硫酸盐氨基磺酸盐氟硼酸盐和氯化物等的水溶液。 四、电铸应用1、光盘制作2、电动剃须刀光光 盘盘 的的 生生 产产 CD-ROM的复制可以简单地分为五的复制可以简单地分为五个环节：个环节： （1）预制主片；）预制主片； （2）制主片；）制主片； （3）电铸；）电铸； （4）复制；）复制； （5）印刷和包装。）印刷和包装。 光光 盘盘 的的 生生 产产1.预制主片预制主片 （1）预制：）预制： 将CD-ROM节目的程序和数据，利用预制作软件，在硬 盘上按CD-ROM ISO9660格式模拟生成映像文件。 该映像文件模拟真实的
35、CD-R盘的文件和目录结构。（2）优化、测试：）优化、测试： 用CD-R制作软件，存取CD-ROM映像文件，同存取 CD-ROM盘片上一样。对CD-ROM的程序和数据进行测 试和优化，使最频繁存取的文件放在“盘片”的最前端。 （3）刻录：）刻录： 将生成好的CD-ROM映像文件，利用刻录软件刻录到 CD-R盘片上去。光光 盘盘 的的 生生 产产2.制主片制主片 将经过处理后的CD-R盘上的数据，记录在玻璃盘上的过程。 最常用的是感光性树脂系统。这种方法是将感光性树脂用于一个经特殊处理的玻璃基片上，以制出一个玻璃主片。 感光性树脂通常都是由一个旋转涂膜系统以大约18微米比人的头发细640倍的厚度
36、涂上去的。在一个螺旋形轨道上，激光束记录仪使部位感光性树脂在蓝光下曝光，这样就生成了光盘的具体内容。 玻璃母盘用化学显像药水来进行显影。感光性树脂上曝光部分被腐蚀掉以后，就在抗蚀性的表面上形成了微小的凹点。经过显影之后，在感光性树脂表面蒸敷上一层金属膜（通常是银），以便其后玻璃主片电铸时有一个导电的表面。 光光 盘盘 的的 生生 产产3.电铸电铸 电铸的最终目的是产生用于复制CD的金属模子(子盘)。 在制作玻璃主片的这一过程中，由于有一层银膜而导电的主片，浸浴在含有镍离子的电解质溶液里。使其通电后，带有光盘映像的玻璃主片上的曝光区域不断吸引镍离子。镍层不断加厚，并与曝光后的感光树脂表面上腐蚀出
37、的凹点和台面（凹点之间的部分）的轮廓一致。 最终形成一厚且坚固的镍片，其金属表面上留下与光盘完全相反的印膜。这一金属片称为金属主片或“父片”（Father）。它将被用于生成另外两个金属片，分别称为“母片”（Mother）和“模片”（Stamper）（子盘）。母片是由父片而来的，而模片（子盘）是由母片而来，每一片是另外一片的相反呈像。模片（子盘）是金属主片的完全复制品，也是这一生产阶段的最终产品。 通过金属模片（子盘）将进行塑料CD复制品的大规模生产。 光光 盘盘 的的 生生 产产4.复制复制 生产CD-ROM成品的第一步，是将数据从模片上转移到塑料基片上。 一个高精度的注塑模具将光学等级的塑料
38、所制成的融化树脂注入模具空腔。模具的一面是模片。 这一过程只需要几秒钟，其产品是一个其中一面印有点的轮廓清晰的塑料盘。 其后塑料盘载有数据的一面要镀上一层极薄纯铝，这是为了形成一个读出盘上数据所必须的反光表面。典型的给盘镀金属的方法是溅镀（Sputtering）。 生产的最后一步是在铝表面再加上一层坚固的漆膜。这一层漆保护铝膜不会被划伤，不会氧化，并可作为标签印刷的工作表面。 光光 盘盘 的的 生生 产产5.印刷和包装印刷和包装 丝网印刷是最常使用的方法。它是将图片转换为一张有孔的网，丝网印刷是最常使用的方法。它是将图片转换为一张有孔的网，墨通过网附着在盘上。这一过程与蜡纸印刷相似。墨通过网附
39、着在盘上。这一过程与蜡纸印刷相似。胶版印刷使用墨滚及印刷台转换图片。这一方法在传统商业印胶版印刷使用墨滚及印刷台转换图片。这一方法在传统商业印刷中使用广泛，现在也用于光盘商标的印刷。胶版印刷进行图刷中使用广泛，现在也用于光盘商标的印刷。胶版印刷进行图片翻版时可以取得更高质量的分辨率，它优于丝网印刷的地方片翻版时可以取得更高质量的分辨率，它优于丝网印刷的地方是可以印刷增强的四色图片及其他的复杂图形。是可以印刷增强的四色图片及其他的复杂图形。 印刷之后，光盘或是自动或手工进行包装。塑料盒子是印刷之后，光盘或是自动或手工进行包装。塑料盒子是CD-ROM使用最多、最普遍的包装方法。使用最多、最普遍的包
40、装方法。 其他被普遍使用的包装方法：其他被普遍使用的包装方法： （1）轻型包装）轻型包装 （2）透明塑料套）透明塑料套 （3）有益环保的纸板质地的盒子）有益环保的纸板质地的盒子 光光 盘盘 生生 产产 的的 价价 钱钱对于制作500张以上的业务使用光盘生产线： 张张 数数 1000 2000 3000 4000 5000 10000 20000 单单 价价 3.80 2.90 2.60 2.45 2.25 1.95 1.85 光盘的原料乙烯价格受原油价格影响较大 电动剃须刀的网刃光刻：在铜板或铝板上涂敷光致抗蚀剂，将所需图形的照相底板与它贴紧，进行曝光、显影、定影后，得到由导体区（铜或铝）和绝
41、缘区（光致抗蚀剂）所形成的所需图形弯曲成形：如果需要曲面网刃，则应将具有抗蚀剂图形的金属板弯曲成形电镀：电镀沉积镍至一定厚度剥离：将镍质网刃从金属板上剥离下来，即可得到所需网刃。对于铜板，在电镀之前，应进行分离处理，以便镍质网刃能剥离下来。 刷镀不用镀槽，旋转的工件接直流电源的负极，镀笔接正极，镀笔前端用脱脂棉包住，浇注的镀液浸贮在脱脂棉套内，镀液中的金属正离子在电场力作用下在工件表面(阴极)获得电子而沉积于表面上，形成电镀层。五、涂镀五、涂镀镀层厚度可达0.010.5mm，镀层质量好，结合强度高，速度比槽镀快。刷镀设备简单，操作灵活，可进行局部电镀和野外作业。对于大批量中小型零件或大面积镀覆
42、的工件进行装饰性或尺寸电镀时，刷镀不如槽镀。刷镀主要用于大型零件的局部电镀或大中型零件的局部修复。五、涂镀特点涂镀加工的主要特点：涂镀加工的主要特点：1 不需要镀槽。操作简单，机动灵活，可在现场就地施工。不需要镀槽。操作简单，机动灵活，可在现场就地施工。2 可进行涂镀的镀液种类，可涂镀的金属种类多。例如金、可进行涂镀的镀液种类，可涂镀的金属种类多。例如金、银、铜、铁、锡、镍、钨、铬等。银、铜、铁、锡、镍、钨、铬等。3 涂镀金属与基体的结合力比槽镀牢固。涂镀金属与基体的结合力比槽镀牢固。4 因工件与镀笔之间有相对运动，故一般需要人工操作，很难因工件与镀笔之间有相对运动，故一般需要人工操作，很难实
43、现高效率的大批量、自动化生产。实现高效率的大批量、自动化生产。涂镀技术的主要应用范围：涂镀技术的主要应用范围：1 修复零件磨损表面、恢复几何尺寸、实施超差补救。修复零件磨损表面、恢复几何尺寸、实施超差补救。2 填补零件表面的划伤、凹坑、斑蚀、空洞等缺陷。例如机床填补零件表面的划伤、凹坑、斑蚀、空洞等缺陷。例如机床导轨、活塞液压缸等表面的修补。导轨、活塞液压缸等表面的修补。3 大型、复杂、单个小批工件的表面镀镍、铜、锌、金、银等大型、复杂、单个小批工件的表面镀镍、铜、锌、金、银等防腐层、耐腐层等，用以改善表面性能。防腐层、耐腐层等，用以改善表面性能。五、涂镀应用1、修复机床导轨2、修复电机3、改善表面粗糙度六、复合镀在金属工件表面镀复金属镍或钴的同时将磨料作为镀层的一部分一起镀到工件表面。1）生成耐磨层的复合镀2）制造切削工具的复合镀或镶嵌镀镀上金刚石磨料五、涂镀应用1、修复机床导轨2、修复电机3、改善表面粗糙度六、复合镀镀金刚石磨料应用1）制造套料刀具及小孔加工刀具2）平面加工刀具
